CN110962577A - 混合动力变速箱及混合动力变速传动*** - Google Patents

混合动力变速箱及混合动力变速传动*** Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种混合动力变速箱，包括第一电机，集成在第一电机内的第一离合器、第二离合器和第三离合器，与第一离合器连接的发动机，与第二离合器连接的第一输入轴，第一输入轴依次穿过第一挡位齿轮组和第三挡位齿轮组，与第三离合器连接的第二输入轴，第二输入轴穿过第二挡位齿轮组，以及依次穿过第二挡位齿轮组、第一挡位齿轮组、挡位切换结构、第三挡位齿轮组和输出齿轮的输出轴，挡位切换结构被配置为与第一挡位齿轮组接合或与第三挡位齿轮组接合或与这二者都脱离，第二电机的输出端与第三挡位齿轮组连接，输出齿轮被配置为与驱动轴连接并带动车轮转动。本申请提供的混合动力变速箱结构紧凑，整体轴向长度较短，易于动力***的布置设计。

Description

混合动力变速箱及混合动力变速传动***
技术领域
本申请涉及汽车技术领域，具体涉及一种混合动力变速箱。
背景技术
随着汽车使用量的不断加大，汽车尾气污染已经成为城市空气污染的主要来源。受国家政策影响，越来越多的新能源汽车走入消费者的视野。混合动力汽车以其优越的节能减排以及较为出色的用户体验，逐渐得到了市场的青睐。
在混合动力汽车领域，国内各大车企都在积极研发混动变速箱，从而为混合动力汽车提供高效的变速传动***，大幅提高整车的动力性和燃油经济性，减少排放，满足法规要求。混合动力***专用的变速箱一般采用双电机***，设置2～6个档位并配合发动机满足整车的各种工况，两台电机、发动机之间通过数个离合器来控制动力的通断。
在实现上述的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：混合动力***专用变速箱因包含多个离合器、双电机***导致变速箱尺寸过大，变速箱横置前驱时轴向尺寸过大，动力***布置时变速箱与整车纵梁间隙过小，布置困难。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种结构紧凑的混合动力变速箱，易于整车布置。
本申请具体采用如下技术方案：
一种混合动力变速箱，包括第一电机、第二电机、发动机、第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一挡位齿轮组、第二挡位齿轮组、第三挡位齿轮组、挡位切换结构、第一输入轴、第二输入轴、输出轴和输出齿轮。
其中，第一电机与第一离合器的第一部分、第二离合器的第一部分和第三离合器的第一部分分别连接。
第一离合器的第二部分与发动机连接。
第二离合器的第二部分与第一输入轴连接，第一输入轴依次穿过第一挡位齿轮组和第三挡位齿轮组。
第三离合器的第二部分与第二输入轴连接，第二输入轴穿过第二挡位齿轮组。
其中，每个离合器的第一部分为该离合器的主动部和从动部中的一个，每个离合器的第二部分为该离合器的主动部和从动部中的另一个。
第二挡位齿轮组、第一挡位齿轮组、挡位切换结构、第三挡位齿轮组和输出齿轮依次套设在输出轴上，其中第二挡位齿轮组、挡位切换结构和输出齿轮均与输出轴固定连接，第一挡位齿轮组和第三挡位齿轮组均与输出轴可转动地连接，挡位切换结构被配置为与第一挡位齿轮组接合或与第三挡位齿轮组接合或与这二者都脱离。
第二电机的输出端与第三挡位齿轮组连接。
输出齿轮被配置为与驱动轴连接并带动车轮转动。
优选地，第一离合器的从动部、第二离合器的从动部和第三离合器的从动部与第一电机的转子分别连接。
第一离合器的主动部与发动机的输出端连接，第二离合器的主动部与第一输入轴连接，第三离合器的主动部与第二输入轴连接。
优选地，第一挡位齿轮组包括相互啮合的第一主动齿轮和第一从动齿轮，第一输入轴穿过第一主动齿轮并与其固定连接，输出轴穿过第一从动齿轮并与其可转动地连接，第一从动齿轮被配置为当车辆处于第一挡位行驶时与挡位切换结构接合。
优选地，第二挡位齿轮组包括相互啮合的第二主动齿轮和第二从动齿轮，第二输入轴穿过第二主动齿轮并与其固定连接，输出轴穿过第二从动齿轮并与其固定连接。
优选地，第三挡位齿轮组包括相互啮合的第三主动齿轮和第三从动齿轮，第三主动齿轮与设在第二电机的输出端的齿轮啮合，第一输入轴穿过第三主动齿轮并与其固定连接，输出轴穿过第三从动齿轮并与其可转动地连接，第三从动齿轮被配置为当车辆处于第三挡位行驶时与挡位切换结构接合。
本申请还提供了一种混合动力变速传动***，包括上述混合动力变速箱。
优选地，当***被配置为处于第一纯电动模式时，发动机和第一电机不工作，第二电机工作，第一离合器、第二离合器和第三离合器都断开，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合。
当***被配置为处于第二纯电动模式时，发动机和第二电机不工作，第一电机工作，
第一离合器和第二离合器均断开，第三离合器接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组和第三挡位齿轮组均脱离；或，
第一离合器和第三离合器均断开，第二离合器接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合。
当***被配置为处于第三纯电动模式时，发动机不工作，第一电机和第二电机均工作，
第一离合器和第二离合器均断开，第三离合器接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合；或，
第一离合器和第三离合器均断开，第二离合器接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合。
优选地，当***被配置为处于纯发动机驱动模式时，发动机工作，第一电机和第二电机均不工作，
第二离合器断开，第一离合器和第三离合器均接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组和第三挡位齿轮组均脱离；或，
第三离合器断开，第一离合器和第二离合器均接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合。
优选地，当***被配置为处于第一混合动力驱动模式时，发动机和第一电机均工作，第二电机不工作，
第二离合器断开，第一离合器和第三离合器均接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组和第三挡位齿轮组均脱离；或，
第三离合器断开，第一离合器和第二离合器均接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合。
当***被配置为处于第二混合动力驱动模式时，发动机和第二电机均工作，第一电机不工作，
第二离合器断开，第一离合器和第三离合器均接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合；或，
第三离合器断开，第一离合器和第二离合器均接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合。
当***被配置为处于第三混合动力驱动模式时，发动机、第一电机和第二电机均工作，
第二离合器断开，第一离合器和第三离合器均接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合；或，
第三离合器断开，第一离合器和第二离合器均接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合。
优选地，当***被配置为处于第一充电模式时，发动机工作，第一电机处于发电模式，第二电机不工作，第一离合器接合，第二离合器和第三离合器均断开。
当***被配置为处于第二充电模式时，发动机和第二电机均不工作，第一电机处于发电模式，第一离合器和第二离合器均断开，第三离合器接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组和第三挡位齿轮组均脱离。
当***被配置为处于第三充电模式时，发动机不工作，第一电机和第二电机均处于发电模式，第一离合器和第三合器均断开，第二离合器接合，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合。
当***被配置为处于第四充电模式时，发动机和第一电机均不工作，第二电机处于发电模式，第一离合器、第二离合器和第三离合器均断开，挡位切换结构与第一挡位齿轮组或第三挡位齿轮组接合。
本申请实施例提供的混合动力变速箱内三个离合器集成在第一电机的转子上，结构紧凑，整体轴向长度较短，易于动力***的布置设计。本申请实施例提供的混合动力变速传动***配置三个动力源，具有良好的动力性能；高性能双电机和发动机更多地在高效区工作，减小油耗和排放，具有优良的经济性能；使用燃油和电力配合供能，具有较长的续航里程。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的混合动力变速箱的结构示意图；
图2是第一纯电动模式的第一情况的能量传输示意图；
图3是第一纯电动模式的第二情况的能量传输示意图；
图4是第二纯电动模式的第一情况的能量传输示意图；
图5是第二纯电动模式的第二情况的能量传输示意图；
图6是***为第二纯电动模式的第三情况的能量传输示意图；
图7是***为第三纯电动模式的第一情况的能量传输示意图；
图8是***为第三纯电动模式的第二情况的能量传输示意图；
图9是***为第三纯电动模式的第三情况的能量传输示意图；
图10是***为第三纯电动模式的第四情况的能量传输示意图；
图11是***为纯发动机驱动模式的第一情况的能量传输示意图；
图12是***为纯发动机驱动模式的第二情况的能量传输示意图；
图13是***为纯发动机驱动模式的第三情况的能量传输示意图；
图14是***为第一混合动力驱动模式的第一情况的能量传输示意图；
图15是***为第一混合动力驱动模式的第二情况的能量传输示意图；
图16是***为第一混合动力驱动模式的第三情况的能量传输示意图；
图17是***为第二混合动力驱动模式的第一情况的能量传输示意图；
图18是***为第二混合动力驱动模式的第二情况的能量传输示意图；
图19是***为第二混合动力驱动模式的第三情况的能量传输示意图；
图20是***为第二混合动力驱动模式的第四情况的能量传输示意图；
图21是***为第三混合动力驱动模式的第一情况的能量传输示意图；
图22是***为第三混合动力驱动模式的第二情况的能量传输示意图；
图23是***为第三混合动力驱动模式的第三情况的能量传输示意图；
图24是***为第三混合动力驱动模式的第四情况的能量传输示意图；
图25是***为第一充电模式的能量传输示意图；
图26是***为第二充电模式的能量传输示意图；
图27是***为第三充电模式的第一情况的能量传输示意图；
图28是***为第三充电模式的第二情况的能量传输示意图；
图29是***为第四充电模式的第一情况的能量传输示意图；
图30是***为第四充电模式的第二情况的能量传输示意图。
附图标记：
1、第一电机；2、第二电机；21、齿轮；3、发动机；4、第一离合器；5、第二离合器；6、第三离合器；7、第一挡位齿轮组；71、第一主动齿轮；72、第一从动齿轮；8、第二挡位齿轮组；81、第二主动齿轮；82、第二从动齿轮；9、第三挡位齿轮组；91、第三主动齿轮；92、第三从动齿轮；10、挡位切换结构；11、第一输入轴；12、第二输入轴；13、输出轴；14、输出齿轮。
具体实施方式
为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
本申请实施例提供了一种混合动力变速箱，如图1所示，包括第一电机1、第二电机2、发动机3、第一离合器4、第二离合器5、第三离合器6、第一挡位齿轮组7、第二挡位齿轮组8、第三挡位齿轮组9、挡位切换结构10、第一输入轴11、第二输入轴12、输出轴13和输出齿轮14。
其中，第一电机1与第一离合器4的第一部分、第二离合器5的第一部分和第三离合器6的第一部分分别连接。
第一离合器4的第二部分与发动机3连接。
第二离合器5的第二部分与第一输入轴11连接，第一输入轴11依次穿过第一挡位齿轮组7和第三挡位齿轮组9。
第三离合器6的第二部分与第二输入轴12连接，第二输入轴12穿过第二挡位齿轮组8。
其中，每个离合器的第一部分为该离合器的主动部和从动部中的一个，每个离合器的第二部分为该离合器的主动部和从动部中的另一个。
在一些实施例中，上述离合器均包括主动部和从动部，上述离合器的主动部和从动部分别和不同的部件固定连接。
在一些实施例中，第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6均为摩擦式离合器。各离合器的主动部主要包括飞轮、压盘和离合器盖，从动部主要包括从动盘。主动部和从动部上设有对应的多片离合器片，主动部和从动部利用这些离合器片之间的相互摩擦达到转速同步。
在一些实施例中，第二离合器5和第三离合器6为双离合器组件中的两个离合器，双离合器组件还包括固定在转子上的离合器支承盘，第二离合器5的从动部和第三离合器6的从动部均设在离合器支承盘的内部，第二离合器5的主动部与第一输入轴11连接，第三离合器6的主动部与第二输入轴12连接。
第二挡位齿轮组8、第一挡位齿轮组7、挡位切换结构10、第三挡位齿轮组9和输出齿轮14依次套设在输出轴13上，其中第二挡位齿轮组8、挡位切换结构10和输出齿轮14均与输出轴13固定连接，第一挡位齿轮组7和第三挡位齿轮组9均与输出轴13可转动地连接，挡位切换结构10被配置为与第一挡位齿轮组7接合或与第三挡位齿轮组9接合或与这二者都脱离。
例如，挡位切换结构10设置在第一挡位齿轮组7和第三挡位齿轮组9之间，并且能够通过自身的移动来选择接合的齿轮。挡位切换结构10能够同时将第一挡位齿轮组7和第三挡位齿轮组9与输出轴13断开，或将第一挡位齿轮组7和第三挡位齿轮组9中的一个与输出轴13断开，另一个与输出轴13接合。
在一些实施例中，挡位切换结构10滑套。在另一些实施例中，挡位切换结构10为同步器。
第二电机2的输出端与第三挡位齿轮组9连接。
在一些实施例中，在第二电机2的输出端还设有齿轮减速机，以降低对第二电机2的扭矩要求。
在本申请的实施例中，第一电机1和第二电机2均可以正转或反转，当第一电机1和/或第二电机2正转时车辆前行，当第一电机1和/或第二电机2反转时即为启动车辆的倒车功能。
输出齿轮14被配置为与驱动轴连接并带动车轮转动。
在一些实施例中，输出齿轮14为差速器，用于使车辆的左、右(或前、后)驱动轮实现以不同转速转动。
除上述部件外，本申请的混合动力变速箱还包括电源组件(图中未示出)。该电源组件包括电池组、与电池组分别连接的第一电机控制器和第二电机控制器，其中第一电机控制器与第一电机1相连，第二电机控制器与第二电机2相连。在一些实施例中，在第一电机控制器与第一电机1之间还设有第一逆变器，在第二电机控制器与第二电机2之间还设有第二逆变器。
在本申请实施例的一些实现方式中，第一离合器4的从动部、第二离合器5的从动部和第三离合器6的从动部与第一电机1的转子分别连接。第一离合器4的主动部与发动机3的输出端连接，第二离合器5的主动部与第一输入轴11连接，第三离合器6的主动部与第二输入轴12连接。
在一些实施例中，第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6集成在第一电机1的转子上。对比传统设计的单独第一离合器4、第二离合器5/第三离合器6，这种集成离合器的轴向长度能够缩短约50mm，进而变速箱整体轴向长度可以控制在370mm之内，减小变速箱的体积占用，满足动力***整体布置的需求。
在本申请实施例的一些实现方式中，第一挡位齿轮组7包括相互啮合的第一主动齿轮71和第一从动齿轮72，第一输入轴11穿过第一主动齿轮71并与其固定连接，输出轴13穿过第一从动齿轮72并与其可转动地连接，第一从动齿轮72被配置为当车辆处于第一挡位行驶时与挡位切换结构10接合。
在本申请实施例的一些实现方式中，第二挡位齿轮组8包括相互啮合的第二主动齿轮81和第二从动齿轮82，第二输入轴12穿过第二主动齿轮81并与其固定连接，输出轴13穿过第二从动齿轮82并与其固定连接。
在本申请实施例的一些实现方式中，第三挡位齿轮组9包括相互啮合的第三主动齿轮91和第三从动齿轮92，第三主动齿轮91与设在第二电机2的输出端的齿轮21啮合，第一输入轴11穿过第三主动齿轮91并与其固定连接，输出轴13穿过第三从动齿轮92并与其可转动地连接，第三从动齿轮92被配置为当车辆处于第三挡位行驶时与挡位切换结构10接合。
在一些实施例中，第一挡位齿轮组7、第二挡位齿轮组8和第三挡位齿轮组9具有不同的传动比，分别构成车辆的第一、第二和第三挡位。
本申请实施例提供的混合动力变速箱包括集成在第一电机1的转子上的三个离合器，使得变速箱结构紧凑，整体轴向长度缩短，易于动力***的布置设计。
本申请实施例提供的混合动力变速还包括三个动力源和三种挡位，三个动力源理论上可以在工作在第一、第二和第三挡位中的任何一个挡位，而且可以实现多各动力源的联合驱动。
本申请实施例提供了一种混合动力变速传动***，包括如上所述的混合动力变速箱。该***被配置为根据当前车辆状态切换至对应模式，并根据对应模式调整各动力源、各离合器和挡位切换结构10的状态。
在一些实施例中，当前车辆状态至少包括当前油门踏板开度、当前刹车踏板开度、当前动力电池电量、当前车速和当前工况。
***还可以包括控制单元，控制单元根据当前车辆状态确定出对应模式，对应模式包括第一纯电动模式、第二纯电动模式、第三纯电动模式、纯发动机驱动模式、第一混合动力驱动模式、第二混合动力驱动模式、第三混合动力驱动模式、第一充电模式、第二充电模式、第三充电模式和第四充电模式。
在本申请的实施例中，第一电机1和第二电机2工作即指电机处于将电能转化为机械能的状态，不工作即指电机处于既不将电能转化为机械能又不将机械能转化为电能的状态，处于发电模式即指电机处于将机械能转化为电能的状态。
在本申请实施例的一些实现方式中，***被配置为处于第一纯电动模式，以第二电机2作为唯一动力源。具体为：发动机3和第一电机1不工作，第二电机2工作，第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6都断开，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7或第三挡位齿轮组9接合。
在一些实施例中，如图2所示，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，车辆当前挡位为第一挡位。第二电机2在第一挡位的动力传递路线为：第二电机2—第三挡位齿轮组9—第一输入轴11—第一挡位齿轮组7—挡位切换结构10—输出轴13—输出齿轮14。
在另一些实施例中，如图3所示，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，车辆当前挡位为第三挡位。第二电机2在第三挡位的动力传递路线为：第二电机2—第三挡位齿轮组9—挡位切换结构10—输出轴13—输出齿轮14。
在一些实施例中，第二电机2也可以在第二挡位工作，此时发动机3和第一电机1不工作，第二电机2工作，第一离合器4断开，第二离合器5和第三离合器6都接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7和第三挡位齿轮组9都脱离。但是这种动力传递方式的传动过程复杂、实用性不足，因此在本申请中不采用这种方式传递动力。
当***被配置为处于第二纯电动模式时，发动机3和第二电机2不工作，第一电机1工作，以第一电机1作为唯一动力源。***被配置为以下几种情况之一：
如图4所示的第一种情况，第一离合器4和第二离合器5均断开，第三离合器6接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7和第三挡位齿轮组9均脱离，车辆当前挡位为第二挡位。第一电机1在第二挡位的动力传递路线为：第一电机1—第三离合器6—第二输入轴12—第二挡位齿轮组8—输出轴13—输出齿轮14。
如图5所示的第二种情况，第一离合器4和第三离合器6均断开，第二离合器5接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，车辆当前挡位为第一挡位。第一电机1在第一挡位的动力传递路线为：第一电机1—第二离合器5—第一输入轴11—第一挡位齿轮组7—挡位切换结构10—输出轴13—输出齿轮14。
如图6所示的第三种情况，第一离合器4和第三离合器6均断开，第二离合器5接合，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，车辆当前挡位为第三挡位。第一电机1在第三挡位的动力传递路线为：第一电机1—第二离合器5—第一输入轴11—第三挡位齿轮组9—挡位切换结构10—输出轴13—输出齿轮14。
本实施例所提供的混合动力变速传动***在处于第一纯电动模式或第二纯电动模式时，利用第一电机1或者第二电机2单独作为动力源，适于车辆处于低速蠕行或巡航状态的情况，能够更加节省电力。
当用户需要使车辆处于低速状态下，但临时需要较大扭矩进行超车的情况时，可以采用如下的第三纯电动模式，能够使得车辆短时间内获得较大扭矩，具有良好的动力响应性。
当***被配置为处于第三纯电动模式时，发动机3不工作，第一电机1和第二电机2均工作，以第一电机1和第二电机2作为联合动力源。***被配置为以下几种情况之一：
如图7所示的第一种情况，第一离合器4和第二离合器5均断开，第三离合器6接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，当前车辆的第一电机1在第二挡位驱动，第二电机2在第一挡位驱动。而第一电机1在第二挡位、第二电机2在第一挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
如图8所示的第二种情况，第一离合器4和第二离合器5均断开，第三离合器6接合，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，当前车辆的第一电机1在第二挡位驱动，第二电机2在第三挡位驱动。而第一电机1在第二挡位、第二电机2在第三挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
如图9所示的第三种情况，第一离合器4和第三离合器6均断开，第二离合器5接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，车辆当前挡位为第一挡位。而第一电机1在第一挡位、第二电机2在第一挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
如图10所示的第四种情况，第一离合器4和第三离合器6均断开，第二离合器5接合，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，车辆当前挡位为第三挡位。而第一电机1在第三挡位、第二电机2在第三挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
上述第一、第二、第三纯电动模式适应加速、高速巡航、频繁启停等多种工况，满足了客户追求经济性、动力性和舒适型等多方面的要求。
当***有高压故障或电池电量不足时，可以采用如下所述的纯发动机驱动模式，控制发动机3直接驱动车辆行驶。
在本申请实施例的一些实现方式中，***被配置为处于纯发动机驱动模式，发动机3工作，第一电机1和第二电机2均不工作，以发动机3作为唯一动力源。***被配置为以下几种情况之一：
如图11所示的第一种情况，第二离合器5断开，第一离合器4和第三离合器6均接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7和第三挡位齿轮组9均脱离，车辆当前挡位为第二挡位。发动机3在第二挡位的动力传递路线为：发动机3—第一离合器4—第一电机1—第三离合器6—第二输入轴12—第二挡位齿轮组8—输出轴13—输出齿轮14。
如图12所示的第二种情况，第三离合器6断开，第一离合器4和第二离合器5均接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，车辆当前挡位为第一挡位。发动机3在第一挡位的动力传递路线为：发动机3—第一离合器4—第一电机1—第二离合器5—第一输入轴11—第一挡位齿轮组7—挡位切换结构10—输出轴13—输出齿轮14。
如图13所示的第三种情况，第三离合器6断开，第一离合器4和第二离合器5均接合，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，车辆当前挡位为第三挡位。发动机3在第三挡位的动力传递路线为：发动机3—第一离合器4—第一电机1—第二离合器5—第一输入轴11—第三挡位齿轮组9—挡位切换结构10—输出轴13—输出齿轮14。
在一些实施例中，纯发动机驱动模式下还可以根据用户需求决定是否开启行车充电模式。开启行车充电模式后会启动第一电机1的发电模式，将发动机3输出的机械能分出一部分提供给第一电机1，由第一电机1将机械能转换为电能存入电池组(图中未示出)备用。
当用户需求更强的整车动力性时，可以采用如下的混合动力驱动模式。发动机3长时间工作，输出较大的功率，并根据工况需求，控制第一电机1和/或第二电机2是否参与工作。这种模式适于车辆处于高速状态下但临时需要较大扭矩进行超车的情况，既能够利用发动机在高转速下的动力优势，又能够利用电机响应性快的特点，使得车辆在高速行驶时能够在短时间内获得较大扭矩。
在本申请实施例的一些实现方式中，***被配置为处于第一混合动力驱动模式，发动机3和第一电机1均工作，第二电机2不工作，以第一电机1和发动机3作为联合动力源。***被配置为以下几种情况之一：
如图14所示的第一种情况，第二离合器5断开，第一离合器4和第三离合器6均接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7和第三挡位齿轮组9均脱离，车辆当前挡位为第二挡位。而第一电机1在第二挡位、发动机3在第二挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
如图15所示的第二种情况，第三离合器6断开，第一离合器4和第二离合器5均接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，车辆当前挡位为第一挡位。而第一电机1在第一挡位、发动机3在第一挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
如图16所示的第三种情况，第三离合器6断开，第一离合器4和第二离合器5均接合，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，车辆当前挡位为第三挡位。而第一电机1在第三挡位、发动机3在第三挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
当***被配置为处于第二混合动力驱动模式时，发动机3和第二电机2均工作，第一电机1不工作，以第一电机1和发动机3作为联合动力源。***被配置为以下几种情况之一：
如图17所示的第一种情况，第二离合器5断开，第一离合器4和第三离合器6均接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，当前车辆的发动机3在第二挡位驱动，第二电机2在第一挡位驱动。而发动机3在第二挡位、第二电机2在第一挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
如图18所示的第二种情况，第二离合器5断开，第一离合器4和第三离合器6均接合，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，当前车辆的发动机3在第二挡位驱动，第二电机2在第三挡位驱动。而发动机3在第二挡位、第二电机2在第三挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
如图19所示的第三种情况，第三离合器6断开，第一离合器4和第二离合器5均接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，车辆当前挡位为第一挡位。而发动机3在第一挡位、第二电机2在第一挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
如图20所示的第四种情况，第三离合器6断开，第一离合器4和第二离合器5均接合，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，车辆当前挡位为第三挡位。而发动机3在第三挡位、第二电机2在第三挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
当***被配置为处于第三混合动力驱动模式时，发动机3、第一电机1和第二电机2均工作，三个动力源联合驱动。***被配置为以下几种情况之一：
如图21所示的第一种情况，第二离合器5断开，第一离合器4和第三离合器6均接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，当前车辆的第一电机1和发动机3在第二挡位共同驱动，第二电机2在第一挡位驱动。而第一电机1在第二挡位、发动机3在第二挡位、第二电机2在第一挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
如图22所示的第二种情况，第二离合器5断开，第一离合器4和第三离合器6均接合，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，当前车辆的第一电机1和发动机3在第二挡位共同驱动，第二电机2在第三挡位驱动。而第一电机1在第二挡位、发动机3在第二挡位、第二电机2在第三挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
如图23所示的第三种情况，第三离合器6断开，第一离合器4和第二离合器5均接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，车辆当前挡位为第一挡位。而第一电机1在第一挡位、发动机3在第一挡位、第二电机2在第一挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
如图24所示的第四种情况，第三离合器6断开，第一离合器4和第二离合器5均接合，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，车辆当前挡位为第三挡位。而第一电机1在第三挡位、发动机3在第三挡位、第二电机2在第三挡位的动力传递路线均已在上文做出说明，此处不再赘述。
当在电池组电量不足时，可以使用如下所述的充电模式为电池组充电。该回收部分的电能，可以为后续车辆的运行提供能量，从而降低了整车的油耗，提高了燃油经济性。
在本申请实施例的一些实现方式中，***被配置为处于第一充电模式，如图25所示，发动机3工作，第一电机1处于发电模式，第二电机2不工作或工作，第一离合器4接合，第二离合器5和第三离合器6均断开。发动机3输出的机械能通过第一电机1转化为电能存储在电池组(图中未示出)中，能量传递路线为：发动机3—第一离合器4—第一电机1—电池组。
例如，在滑行和制动工况下，车辆运行状态可以设置为下述的充电模式，在下述模式中，为使运行的车辆被制动，该车的动力***为整车提供了反向力矩，同时将该制动的部分动能经由第一电机1和/或第二电机2转换为电能，并存入电池组备用。
当***被配置为处于第二充电模式时，如图26所示，发动机3和第二电机2均不工作，第一电机1处于发电模式，第一离合器4和第二离合器5均断开，第三离合器6接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7和第三挡位齿轮组9均脱离。能量传递路线为：输出齿轮14—输出轴13—第二挡位齿轮组8—第二输入轴12—第三离合器6—第一电机1—电池组。
当***被配置为处于第三充电模式时，发动机3不工作，第一电机1和第二电机2均处于发电模式，第一离合器4和第三合器均断开，第二离合器5接合，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7或第三挡位齿轮组9接合。
在一些实施例中，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，如图27所示。能量传递路线为：输出齿轮14—输出轴13—挡位切换结构10—第一挡位齿轮组7—第一输入轴11，在第一输入轴11处分为两条传递路线，其一为：第一输入轴11—第二离合器5—第一电机1—电池组；其二为：第一输入轴11—第三挡位齿轮组9—第二电机2—电池组。
在另一些实施例中，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，如图28所示。能量传递路线为：输出齿轮14—输出轴13—挡位切换结构10—第三挡位齿轮组9，在第三挡位齿轮组9处分为两条传递路线，其一为：第三挡位齿轮组9—第一输入轴11—第二离合器5—第一电机1—电池组；其二为：第三挡位齿轮组9—第二电机2—电池组。
当***被配置为处于第四充电模式时，发动机3和第一电机1均不工作，第二电机2处于发电模式，第一离合器4、第二离合器5和第三离合器6均断开，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7或第三挡位齿轮组9接合。
在一些实施例中，挡位切换结构10与第一挡位齿轮组7接合，如图29所示。能量传递路线为：输出齿轮14—输出轴13—挡位切换结构10—第一挡位齿轮组7—第一输入轴11—第三挡位齿轮组9—第二电机2—电池组。
在另一些实施例中，挡位切换结构10与第三挡位齿轮组9接合，如图30所示。能量传递路线为：输出齿轮14—输出轴13—挡位切换结构10—第三挡位齿轮组9—第二电机2—电池组。
本申请实施例提供的混合动力变速传动***包括双电机和发动机共三个动力源，保证了整车强大的动力性能。其中，高性能双电机可以保证车辆在正常行驶时足够的动力，在车辆急加速时提供强大的低速扭矩；发动机可以保证整车在全速段具备优良的加速性能，在车速提高后提供足够的后备功率。
本申请实施例提供的混合动力变速传动***具备优良的经济性。在车辆中低负荷时，高性能双电机之间配合工作能满足车辆行驶的大部分性能要求，大大减少发动机运行时间，减小油耗和排放；在车辆低负荷时，两台电机可以选择性工作，保证电机工作在良好效率区内。
本申请实施例提供的混合动力变速传动***续航里程长，不会发生纯电动汽车的里程焦虑。在长途行驶时可以配置为纯发动机驱动模式，配合优化的三档速比，可提供优良的行驶舒适性和续航里程。
在本申请中，应该理解到，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本申请的技术方案，并不用以限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种混合动力变速箱，其特征在于，包括第一电机(1)、第二电机(2)、发动机(3)、第一离合器(4)、第二离合器(5)、第三离合器(6)、第一挡位齿轮组(7)、第二挡位齿轮组(8)、第三挡位齿轮组(9)、挡位切换结构(10)、第一输入轴(11)、第二输入轴(12)、输出轴(13)和输出齿轮(14)，其中，
所述第一电机(1)与所述第一离合器(4)的第一部分、所述第二离合器(5)的第一部分和所述第三离合器(6)的第一部分分别连接；
所述第一离合器(4)的第二部分与所述发动机(3)连接；
所述第二离合器(5)的第二部分与所述第一输入轴(11)连接，所述第一输入轴(11)依次穿过所述第一挡位齿轮组(7)和所述第三挡位齿轮组(9)；
所述第三离合器(6)的第二部分与所述第二输入轴(12)连接，所述第二输入轴(12)穿过所述第二挡位齿轮组(8)，其中每个离合器的第一部分为该离合器的主动部和从动部中的一个，每个离合器的第二部分为该离合器的主动部和从动部中的另一个；
所述第二挡位齿轮组(8)、所述第一挡位齿轮组(7)、所述挡位切换结构(10)、所述第三挡位齿轮组(9)和所述输出齿轮(14)依次套设在所述输出轴(13)上，其中所述第二挡位齿轮组(8)、所述挡位切换结构(10)和所述输出齿轮(14)均与所述输出轴(13)固定连接，所述第一挡位齿轮组(7)和所述第三挡位齿轮组(9)均与所述输出轴(13)可转动地连接，所述挡位切换结构(10)被配置为与所述第一挡位齿轮组(7)接合或与所述第三挡位齿轮组(9)接合或与这二者都脱离；
所述第二电机(2)的输出端与所述第三挡位齿轮组(9)连接；
所述输出齿轮(14)被配置为与驱动轴连接并带动车轮转动。
2.根据权利要求1所述的混合动力变速箱，其特征在于，
所述第一离合器(4)的从动部、所述第二离合器(5)的从动部和所述第三离合器(6)的从动部与所述第一电机(1)的转子分别连接；
所述第一离合器(4)的主动部与所述发动机(3)的输出端连接；
所述第二离合器(5)的主动部与所述第一输入轴(11)连接；
所述第三离合器(6)的主动部与所述第二输入轴(12)连接。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力变速箱，其特征在于，所述第一挡位齿轮组(7)包括相互啮合的第一主动齿轮(71)和第一从动齿轮(72)，所述第一输入轴(11)穿过所述第一主动齿轮(71)并与其固定连接，所述输出轴(13)穿过所述第一从动齿轮(72)并与其可转动地连接，所述第一从动齿轮(72)被配置为当车辆处于第一挡位行驶时与所述挡位切换结构(10)接合。
4.根据权利要求3所述的混合动力变速箱，其特征在于，所述第二挡位齿轮组(8)包括相互啮合的第二主动齿轮(81)和第二从动齿轮(82)，所述第二输入轴(12)穿过所述第二主动齿轮(81)并与其固定连接，所述输出轴(13)穿过所述第二从动齿轮(82)并与其固定连接。
5.根据权利要求4所述的混合动力变速箱，其特征在于，所述第三挡位齿轮组(9)包括相互啮合的第三主动齿轮(91)和第三从动齿轮(92)，所述第三主动齿轮(91)与设在所述第二电机(2)的输出端的齿轮(21)啮合，所述第一输入轴(11)穿过所述第三主动齿轮(91)并与其固定连接，所述输出轴(13)穿过所述第三从动齿轮(92)并与其可转动地连接，所述第三从动齿轮(92)被配置为当车辆处于第三挡位行驶时与所述挡位切换结构(10)接合。
6.一种混合动力变速传动***，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的混合动力变速箱。
7.根据权利要求6所述的混合动力变速传动***，其特征在于，
当所述***被配置为处于第一纯电动模式时，发动机(3)和第一电机(1)不工作，第二电机(2)工作，第一离合器(4)、第二离合器(5)和第三离合器(6)都断开，挡位切换结构(10)与第一挡位齿轮组(7)或第三挡位齿轮组(9)接合；
当所述***被配置为处于第二纯电动模式时，所述发动机(3)和第二电机(2)不工作，所述第一电机(1)工作，
所述第一离合器(4)和所述第二离合器(5)均断开，所述第三离合器(6)接合，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)和所述第三挡位齿轮组(9)均脱离；或，
所述第一离合器(4)和所述第三离合器(6)均断开，所述第二离合器(5)接合，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)或所述第三挡位齿轮组(9)接合；
当所述***被配置为处于第三纯电动模式时，所述发动机(3)不工作，所述第一电机(1)和所述第二电机(2)均工作，
所述第一离合器(4)和所述第二离合器(5)均断开，所述第三离合器(6)接合，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)或所述第三挡位齿轮组(9)接合；或，
所述第一离合器(4)和所述第三离合器(6)均断开，所述第二离合器(5)接合，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)或所述第三挡位齿轮组(9)接合。
8.根据权利要求6所述的混合动力变速传动***，其特征在于，
当所述***被配置为处于纯发动机驱动模式时，发动机(3)工作，第一电机(1)和第二电机(2)均不工作，
第二离合器(5)断开，第一离合器(4)和第三离合器(6)均接合，挡位切换结构(10)与第一挡位齿轮组(7)和第三挡位齿轮组(9)均脱离；或，
所述第三离合器(6)断开，所述第一离合器(4)和所述第二离合器(5)均接合，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)或所述第三挡位齿轮组(9)接合。
9.根据权利要求6所述的混合动力变速传动***，其特征在于，
当所述***被配置为处于第一混合动力驱动模式时，发动机(3)和第一电机(1)均工作，第二电机(2)不工作，
第二离合器(5)断开，第一离合器(4)和第三离合器(6)均接合，挡位切换结构(10)与第一挡位齿轮组(7)和第三挡位齿轮组(9)均脱离；或，
所述第三离合器(6)断开，所述第一离合器(4)和所述第二离合器(5)均接合，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)或所述第三挡位齿轮组(9)接合；
当所述***被配置为处于第二混合动力驱动模式时，所述发动机(3)和所述第二电机(2)均工作，所述第一电机(1)不工作，
所述第二离合器(5)断开，所述第一离合器(4)和所述第三离合器(6)均接合，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)或所述第三挡位齿轮组(9)接合；或，
所述第三离合器(6)断开，所述第一离合器(4)和所述第二离合器(5)均接合，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)或所述第三挡位齿轮组(9)接合；
当所述***被配置为处于第三混合动力驱动模式时，所述发动机(3)、所述第一电机(1)和所述第二电机(2)均工作，
所述第二离合器(5)断开，所述第一离合器(4)和所述第三离合器(6)均接合，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)或所述第三挡位齿轮组(9)接合；或，
所述第三离合器(6)断开，所述第一离合器(4)和所述第二离合器(5)均接合，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)或所述第三挡位齿轮组(9)接合。
10.根据权利要求6所述的混合动力变速传动***，其特征在于，
当所述***被配置为处于第一充电模式时，发动机(3)工作，第一电机(1)处于发电模式，第二电机(2)不工作，第一离合器(4)接合，第二离合器(5)和第三离合器(6)均断开；
当所述***被配置为处于第二充电模式时，所述发动机(3)和所述第二电机(2)均不工作，所述第一电机(1)处于发电模式，所述第一离合器(4)和所述第二离合器(5)均断开，所述第三离合器(6)接合，挡位切换结构(10)与第一挡位齿轮组(7)和第三挡位齿轮组(9)均脱离；
当所述***被配置为处于第三充电模式时，所述发动机(3)不工作，所述第一电机(1)和所述第二电机(2)均处于发电模式，所述第一离合器(4)和所述第三合器均断开，所述第二离合器(5)接合，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)或所述第三挡位齿轮组(9)接合；
当所述***被配置为处于第四充电模式时，所述发动机(3)和所述第一电机(1)均不工作，所述第二电机(2)处于发电模式，所述第一离合器(4)、所述第二离合器(5)和所述第三离合器(6)均断开，所述挡位切换结构(10)与所述第一挡位齿轮组(7)或所述第三挡位齿轮组(9)接合。
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